El nivel es uno de los parámetros clave en el monitoreo de procesos industriales. En la medición continua del nivel en diversos tanques, silos, piscinas, etc., resulta difícil contar con instrumentos de medición que se adapten a todas las condiciones de trabajo debido a la gran variedad de entornos.
Entre ellos, los medidores de nivel por radar y ultrasónicos son ampliamente utilizados en instrumentos de medición sin contacto. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre un medidor de nivel por radar y un medidor de nivel ultrasónico? ¿Cuál es el principio de funcionamiento de estos dos tipos de medición? ¿Cuáles son las ventajas de un medidor de nivel por radar y un medidor de nivel ultrasónico?
Primero, medidor de nivel ultrasónico
Generalmente llamamos onda ultrasónica a la onda sonora con una frecuencia superior a 20 kHz. La onda ultrasónica es un tipo de onda mecánica, es decir, una vibración mecánica en un medio elástico durante un proceso de propagación. Se caracteriza por su alta frecuencia, longitud de onda corta, pequeño fenómeno de difracción y buena directividad, pudiendo convertirse en un rayo y propagarse direccionalmente.
La atenuación ultrasónica en líquidos y sólidos es muy pequeña, por lo que su capacidad de penetración es fuerte, especialmente en sólidos opacos a la luz. Los ultrasonidos pueden penetrar decenas de metros de longitud, pero al encontrar impurezas o interfaces se produce una reflexión significativa; la medición de nivel por ultrasonidos aprovecha esta característica.
En la tecnología de detección ultrasónica, independientemente del tipo de instrumento ultrasónico, es necesario convertir la energía eléctrica en emisión ultrasónica y luego recibirla de nuevo en señales eléctricas. El dispositivo que realiza esta función se denomina transductor ultrasónico, también conocido como sonda.
Durante su funcionamiento, el transductor ultrasónico se coloca sobre el objeto a medir y emite ondas ultrasónicas hacia abajo. Estas ondas atraviesan el aire, se reflejan al incidir sobre la superficie del objeto y son recibidas por el transductor, que las convierte en una señal eléctrica. Tras detectar esta señal, el sistema electrónico la transforma en una señal de nivel para su visualización y salida.
Dos, medidor de nivel de radar
El modo de funcionamiento del medidor de nivel radar es el mismo que el del medidor de nivel ultrasónico, y el medidor de nivel radar también utiliza el modo de funcionamiento de transmisión-reflexión-recepción. La diferencia radica en que la medición del medidor de nivel radar ultrasónico se basa principalmente en el transductor ultrasónico, mientras que el medidor de nivel radar se basa en el cabezal de alta frecuencia y la antena.
Los medidores de nivel ultrasónicos utilizan ondas mecánicas, mientras que los medidores de nivel por radar utilizan ondas electromagnéticas de ultra alta frecuencia (de varios G a decenas de G Hertz). Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, y el tiempo de viaje se puede convertir en una señal de nivel mediante componentes electrónicos.
Otro tipo común de medidor de nivel por radar es el medidor de nivel por radar de onda guiada.
El medidor de nivel por radar de onda guiada se basa en el principio de reflectometría en el dominio del tiempo (TDR). El pulso electromagnético del medidor se propaga a lo largo del cable o sonda de acero a la velocidad de la luz. Al incidir sobre la superficie del medio medido, parte del pulso se refleja, generando un eco que regresa al dispositivo emisor por el mismo camino. La distancia entre el transmisor y la superficie del medio medido es proporcional al tiempo de propagación del pulso, durante el cual se calcula la altura del nivel del líquido.
En tercer lugar, las ventajas y desventajas del radar y del medidor de nivel ultrasónico.
1. La precisión ultrasónica no es tan buena como la del radar;
2. Debido a la relación entre la frecuencia y el tamaño de la antena, el medidor de nivel de radar con mayor frecuencia es más pequeño y más fácil de instalar;
3. Debido a que la frecuencia del radar es más alta, la longitud de onda es más corta y hay una mejor reflexión en superficies sólidas inclinadas;
4. El área ciega de medición por radar es menor que la de ultrasonido;
5. Debido a la mayor frecuencia del radar, el ángulo del haz del radar es pequeño, la energía se concentra y la capacidad de eco se mejora, lo que contribuye a evitar interferencias;
6. En comparación con los medidores de nivel ultrasónicos que utilizan ondas mecánicas, el radar básicamente no se ve afectado por el vacío, el vapor de agua en el aire, el polvo (excepto el grafito, la ferroaleación y otros polvos de alta constante dieléctrica), los cambios de temperatura y presión;
Fecha de publicación: 18 de septiembre de 2023